机械通气模式及其临床应用AQ.doc

解立新，刘又宁单位：解放军301医院呼吸内科机械通气模式及其临床应用 临床上根据病情的需要有多种通气模式可供选择，选择某一模式的原则是能满足患者的通气支持需要并尽可能地减少对生理机能的干扰。通气模式的选择应因人、因病、因时而异。总的来说，按是否需要病人的触发可分为完全控制和辅助/控制通气。按患者和呼吸机承担呼吸功的多少，可分为完全或部分通气支持。对患者进行机械通气的目的总结如表1。 表1机械通气的目的一、持续控制通气(Continuous mandatory ventilation，CMV)CMV又可称为间歇正压通气(Intermittent positive ventilation，IPPV)或常规机械通气(Conventional mechanical ventilation)，传统的CMV是一种完全的容量控制通气(时间触发)。由呼吸机来提供所有的呼吸功和肺泡通气，患者的呼吸肌不参与呼吸做功。而目前CMV既可以采用容量控制通气，也可采用压力控制(或压力限制)的方式，以容量为目标(Volume-targeted)和以压力为目标(Pressure-targeted)的通气模式各有优缺点，比较如下(表2)：表2以容量为目标和以压力为目标的CMV比较CMV应用适应症：(1)CMV通常用于严重呼吸衰竭的开始阶段，特别是存在呼吸肌疲劳及呼吸驱动缺乏或不稳定时，如神经系统疾病(脑、脊髓病变)继发的窒息、药物过量及神经肌肉疾病(包括药物诱发的肌病)等；(2)颅内高压患者进行控制性高通气时也常选用CMV模式；(3)机械通气初期存在明显的人机对抗时；(4)使患者在短期内(24小时)得到完全休息(5)严重的胸外伤在自主呼吸时出现反常胸壁运动时。.注意事项：(1)大部分病人对CMV耐受差，容易产生不同步呼吸和人机对抗，使呼吸功增加，因此用CMV时多需要对患者应用镇静/肌松剂。(2)CMV时病人的通气完全由呼吸机控制，如发生呼吸机故障或呼吸机管路脱落均可危及患者的生命。因此，报警装置在此时显得尤为重要。二、辅助/控制通气(Assist-control ventilation，ACV)辅助通气是由病人自主呼吸触发的机械通气。触发形式可以是压力，也可是流量触发。为安全起见，绝大多数呼吸机很少单纯应用辅助通气模式，而是采用ACV模式(时间或病人触发的CMV)，以便在患者无自主呼吸时按设定的备用支持频率给患者进行机械通气。ACV可以是容量控制通气，也可是压力控制通气。如果辅助通气与病人的通气需要协调性好，辅助/控制通气方式也能给患者提供近乎完全的通气支持。 ACV适应症：在IMV还未问世以前，ACV模式是十分常用的通气支持模式，后来应用减少。主要用于机械通气初期，呼吸驱动稳定但不能产生足够自主通气量的患者。 调节方法：当选择容量为目标的ACV时需设定VT(810ml/kg，ARDS时58ml/kg)、吸气流速(6080L/min)或I：E(1：2)、流速波形、触发灵敏度(12cmH2O)和指令通气的频率(68次/分)。当选择压力为目标的ACV时，需设定压力水平(根据肺顺应性不同而异，一般在3040cmH2O之间)和吸气时间、指令通气的次数、触发灵敏度。 ACV注意事项：ACV模式的主要特点是由病人控制呼吸频率和分钟通气量，当病人有很强的自主呼吸时，患者的每次呼吸均能触发呼吸机送气，容易导致过度通气和呼吸性碱中毒，此时多需给镇静或肌松剂。在COPD患者ACV模式有加重气体在肺内陷闭的可能。如果吸气流速和触发灵敏度设置不当在患者呼吸驱动强时可增加病人的呼吸功，此时应用压力控制通气能减少呼吸功耗。由于辅助/控制通气可以设定最低的备用支持频率，当患者无自主呼吸或自主呼吸不足以触发机械呼吸时，呼吸机可以按设定的参数控制通气。因此没有必要担心发生窒息的可能。三、间歇指令通气(IMV)和同步间歇指令通气(SIMV)两种通气模式均允许在呼吸机指令通气期间存在患者的自主呼吸，分钟通气量由呼吸机指令通气和患者的自主通气两部分组成。IMV时预设的机械通气频率不受患者的自主呼吸影响，而SIMV可与患者的自主呼吸同步，避免了自主呼吸与机械呼吸之间可能存在的不协调现象。目前呼吸机上多提供SIMV模式，预设的机械通气频率可根据需要调整，通气方式可为容量控制，也可选压力控制。当设定指令通气的频率与患者的自主呼吸频率相同时，SIMV就变成辅助/控制通气。相反，当逐渐降低指令通气的频率时，SIMV就变成以自主呼吸为主的通气方式。SIMV可与CPAP/PEEP和PSV等模式联合应用。IMV/SIMV能为患者提供部分通气支持，与CMV相比具有下述优点： (1)避免或减少镇静剂或肌松剂的应用；(2)减少呼吸性碱中毒的发生；(3)预防呼吸肌萎缩；(4)加速撤机过程；(5)减少对循环功能的干扰和气压伤的发生率；(6)与CPAP/PEEP联合应用时能保持肺开放；(7)肺内气体分布更加均匀；(8)减少发生对呼吸机精神依赖的可能。 SIMV与 IMV比较，前者除气道峰压力和平均压力较后者低外，其它指标如心输出量、射血分数、肺内分流及胸膜腔内压力并无明显差异。甚至有报道认为，由于按需阀的应用，SIMV能增加呼吸功和氧耗量。 IMV/ SIMV适应症：主要用于呼吸机的撤机过程中，其在撤机中的具体调节详见后述。目前也可将其用于急性呼吸衰竭的早期治疗，对此存在较大的争议，有人认为严重的呼吸衰竭(特别是COPD患者)最初阶段，患者的呼吸驱动可能是好的，但多数存在呼吸肌无力和呼吸泵的衰竭，无法产生有效的潮气量。此时使用IMV/SIMV过早地将呼吸负荷施加给患者，有时能加重呼吸肌疲劳。因此，早期可选择CMV或IMV+PSV直至病情好转和稳定。 四、压力支持通气(PSV) 病人触发呼吸机后，呼吸机按预设的压力给患者提供吸气帮助，气道内压力迅速上升至设定的压力水平，当吸气流速降低至起始最大流速的25%或低于5L/min时吸气转化为呼气。病人自己控制吸气时间、吸气流速、呼气时间及呼吸频率。随压力支持水平及病人的自主呼吸努力程度不同每一次呼吸的潮气量都不相同。PSV可与SIMV联合，支持患者的自主呼吸。也可加用CPAP/PEEP。PSV的主要优点是最大限度地发挥患者的自主呼吸功能，与呼吸机的同步性好，病人感觉舒适。吸气压力支持通过减轻呼吸肌负荷和克服人工气道的阻力降低了呼吸功耗。 PSV的适应症：下列情况最适合应用PSV模式。(1)有自主呼吸能力，但需要通气支持的病人，特别是当呼吸频率超过20次/分且分钟通气量需求超过10L/min时。(2)有自主呼吸的COPD患者或其他呼吸肌疲劳患者需长时间机械通气(大于48小时)治疗，并且已经使用SIMV或CPAP模式进行通气支持时。(3)具备自主呼吸功能但已经有呼吸肌疲劳的临床表现或COPD患者应用低频率的IMV及CPAP治疗后，病人仍感呼吸困难时。 五、双水平正压通气(Bi-Level 或BIPAP) 是指在自主呼吸的吸气相和呼气相分别施加不同压力的通气方式。吸气压力(IPAP)主要用于增加肺泡通气、降低呼吸功和促进CO2排出；呼气压力(EPAP)相当于PEEP，主要增加功能残气量、改善氧合。 适应症：主要用于(1)COPD晚期患者避免气管插管(2)慢性通气功能衰竭患者，如胸壁疾患、神经肌肉疾病、夜间低通气等。 六、其他通气模式 (一)压力增强(pressure augmentation) 此通气模式是Brar1000呼吸机所特有的。其主要目的是保障PSV通气时的潮气量恒定，也可以理解为具有容量保证特点的PSV。如前所述，当病人自主呼吸驱动减弱时，单用PSV或PSV+CPAP无法保证有效通气量，易造成通气不足。压力增强通气模式就是针对此问题设计的通气模式。使用此模式时应首先预设适当的PSV水平，然后选择一个最小的VT和备用支持吸气流速，如果PSV通气时VT超过设定的最小VT值，无压力增强，呼吸机仍按流速切换方式转化为呼气，如果VT低于预设的最小VT，备用支持气流装置向病人提供气流，直到达到预设的VT后停止。此时气道内压力增加并超过PSV水平，呼吸机以容量方式切换。压力增强虽然解决了VT不足的问题，但因其没有对呼吸频率的备用支持，因此病人仍有发生窒息的危险。 (二)比例辅助通气(Proportional assist ventilation，PAV) PAV是近年来发展起来的一种新的通气模式，是呼吸生理和计算机技术结合的产物。它能够按照患者瞬间吸气努力的大小成比例地提供同步压力辅助使患者舒适地获得由自身支配的呼吸形式和通气程度。其绝大部分特点与PSV一致，不同之处在于施加的气道压力水平也是由病人自己调节。因此PAV能更好地协调人机关系，减少呼吸功，使机械通气支持更接近于正常生理呼吸。PAV的基本工作原理是呼吸机根据测得的Raw 和Ers指标，结合从呼吸机管路中的压力、流速和容量感受器中反馈回来的信息，由两个控制开关(阻力获得控制和弹性获得控制)自动调整PSV水平。从理论上讲PAV是一种十分优越的通气模式，但在实际应用过程中存在许多问题如：(1)PAV需要实时地从呼吸管路的Y型管处获得压力、流速和容量信息，任何一项信息的缺失或改变都可对病人造成危险。(2)需要准确测量Raw 和Ers，而测定这些指标时多需要应用镇静剂或肌松剂。(3)当Raw 和Ers发生改变后，还得相应地调节PSV水平。(4)病人必须有自主呼吸，没有自主呼吸PAV模式无法工作。(5)存在“脱逸”现象(run-away)，当呼吸机管路有漏气时，呼吸机以很高的流量送气以补偿漏气，此时并非患者努力的结果。(6)PAV模式不能控制VT和呼吸频率，严格地说不能真正控制病人的呼吸方式。鉴于上述原因，PAV在急性呼衰中的作用有待进一步证实。 (三)分钟指令通气(Mandatory minute volume，MVV) MVV是一种自主呼吸和/或机械通气相结合保证达到预设分钟通气量的通气模式。当病人的自主呼吸达到预设分钟通气容积后，呼吸机不产生通气。否则，呼吸机将自动补偿自主呼吸未完成的通气量。Hamilton、Veolar、Bourns Brar-5、Ohmeda CPU-1、Advent 和Emgstrom Erica等型号的呼吸机中配有MVV模式。从理论上讲，MVV用在撤机过程中十分合适，当自主呼吸发生变化时不需要医生反复调节呼吸机频率。MVV应用时选择一个适当的目标分钟通气容积很有必要，原则上是在自主通气驱动有变化时能够保证大致正常的通气水平，使PaCO2维持在可以耐受的范围内即可。目前，MVV主要用于撤机过程中，但其效果并不优于其他撤机方法。如果患者的呼吸频率过快，潮气量减少，虽能达到预定的分钟通气量，但无效呼吸增多，不能满足通气需要。 (四)气道压力释放通气(Airway pressure release ventilatin，APRV) APRV是在CPAP基础上，通过间歇释放气道内压力来实现肺泡通气的一种新的通气模式。也就是说，VT主要是由气道内高压(CPAP水平)向气道内低压(压力释放水平，是一种通过电磁阀控制的压力释放)切换时产生的。VT大小除与CPAP和释放压力水平差有关外，还与呼吸系统总的顺应性、阻力和压力释放持续的时间有关。在顺应性和阻力相对固定时，气道内压力变化越大则释放的呼气容积越大，压力释放的时间一般需要大于1.5秒(多为1.52.0秒)才能保证足够的通气。APRV保留了患者的自主呼吸功能，并保持整个吸气相(占整个呼吸周期中的大部分时间)气道内的正压，通过调节压力释放水平还可以产生一定水平的呼气末正压，上述特点使APRV具有改善氧合效果好、气道内压力低、对血流动力学影响小和气压伤发生率低的优点。APRV与IMV+CPAP模式比较，两者都是自主呼吸与辅助呼吸结合的方式，但VT产生机理不同。与IMV+CPAP相似，当呼吸机辅助呼吸次数增多时，自主呼吸将减少，所以当压力释放次数减少时自主呼吸次数增加，反之当压力释放次数增多时自主呼吸成分减少，病人的分钟通气量主要由呼吸机控制，因此APRV也可用于肌松的患者。APRV与IMV+CPAP及压力控制反比通气(PCIRV)之间的比较见表3： 表3APRV、IMV+CPAP及PC-IRV比较(五)压力调节容量控制通气(Pressure regulate volume control ventilation，PRVCV)： PRVCV是一种压力控制，时间、流速或压力触发，压力限制，时间切换的通气模式。是SERVER300型呼吸机特有的通气模式。其特点是呼吸机连续测定呼吸系统顺应性(受肺、胸廓、气道阻力影响)，自动调整压力切换水平，保证潮气量。呼吸机首次送气的压力为5cmH2O，呼吸机自动计算该压力下获得的通气量。在随后的三次通气中，呼吸机逐步调整压力水平，达到预定潮气量的75%，此后呼吸机根据前一次通气计算出的顺应性，自动调节吸气压力以便达到预定肺容积。每次通气之间的压力差不超过3cmH2O，最大压力不超过预定压力(压力上限)下5cmH2O。 PRVCV可用于控制性通气，适用于自主呼吸功能不良的患者。PRVCV调节主要应设定压力切换水平，压力水平过低达不到预设潮气量；压力水平过高则安全性差。其它参数的设置可根据呼吸机面板上的液晶闪烁提示进行。 (六)容积支持通气(Volume support ventilation，VSV)： VSV是一种压力控制，压力或流速触发，压力限制，流速、时间或容量切换的通气模式。其工作方式类似于PSV，不同之处是操作者可设定目标通气量，即具有PSV的特点并保证潮气量恒定。可看作是PRVCV与PSV的结合，呼吸机随顺应性和气道阻力的变化，自动调整PSV水平以保证潮气量。当患者的自主呼吸消失时VSV自动转为PRVCV。 (七)适应性支持通气(Adaptive support ventilation，ASV)和适应性压力通气(Adaptive pressure ventilation，APV) 是瑞士生产的GALILEO“伽利略”呼吸机特有的新的通气模式。是一种能适应病人通气的需求的自动模式。 ASV主要优点有：(1)ASV自动调节来适应病人的通气需求，可用于自主及指令性通气，当病人自主呼吸停止时，ASV自动进入指令性通气；而当自主呼吸恢复时，ASV自动进入支持通气阶段。总之，该模式以最低的气道压力、最佳的呼吸频率来满足病人的通气需要；(2)ASV是第一个自动撤机支持系统，ASV从开始工作的瞬间状态就自动地引导病人走向脱机；(3)ASV能提供安全的最低分钟通气量；(4)ASV自动维持最佳通气方式，ASV能持续监测病人每一次呼吸的肺顺应性、气道阻力几自主呼吸状况，根据测得数据重新计算最佳气道压力和通气频率，以达到最佳通气状态，并始终引导病人进入脱机状态。 APV是通过两种途径进行定压控制通气。其工作原理为：(1)对病人肺机械功能进行评估，连续五次通气以测定病人肺的动态顺应性；(2)计算并以最低的气道压力达到所需目标潮气量；(3)以最低气道压力维持目标潮气量，当肺顺应性及病人的呼吸状态发生改变时，APV通过改变气道压力来实现预定潮气量。APV模式可用于各种定压控制通气模式，如P-CMV、P-SIMV。 (八)压力控制反比通气(Pressure controlled inverse ratio ventilation，PC-IRV) PC-IRV是在压力控制通气时将吸气时间明显延长，I：E值增加(24：1)、压力限制时间切换并产生减速气流的一种通气方式。PC-IRV时由于长的吸气时间不允许患者自主呼吸，因此应用该模式多需要应用镇静和肌松剂。 PC-IRV常用于婴儿肺透明膜疾病的治疗，有几项研究表明I：E=1：4时可改善氧合状态并产生较低的气道峰压。在成人中的应用经验有限，目前还缺乏对照研究，因此仍处于探索应用阶段。改善氧合的机制可能为呼气时间的缩短，导致气体在肺内的闭陷，从而产生一定程度的autoPEEP，FRC增加，通气/血流比例改善，肺内分流减少。PC-IRV主要优点是气道峰压力低和气体分布均匀(吸气时间长，慢肺泡单位开放)。缺点为清醒患者难以耐受，需要镇静剂和肌松剂。虽然气道峰压较低，但平均气道压与CMV时相近，气压伤的发生率与CMV无明显差别。 (九)高频通气(High frequency ventilation，HFV)是一种通气频率超过正常呼吸频率4倍以上(60次/分或1Hz)，而潮气量近似解剖死腔的通气方式。共有三种技术，分别为高频正压通气(High frequency positive pressure ventilation，HFPPV)，高频射流通气(High frequency jet ventilation，HFJV)和高频震荡(High frequency oscillation，HFO)。HFPPV临床应用较少，重点介绍HFJV和，HFO。 1.HFJV：HFJV临床适应症和并发症如下表所示。 表4HFJV临床适应症及并发症注意事项：HFJV的工作原理不同于常规机械通气，其产生VT虽然很小，但仍存在气体陷闭和过度充气的危险，主要是由于病人肺内病变不均匀所致，频率越高发生气体陷闭的可能性越大。因此应主要监测气道压力。此外，由于HFJV不能控制潮气容积，易引起CO2的潴留，也应注意。 2.HFO(高频振荡通气)：HFO采用的通气频率更高，